JPS6058041B2 - 乗用車用ラジアルタイヤ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はラジアルタイヤに関し、さらに詳しくはスチー
ルベルト補強層に非熱収縮性高弾性率有機合成繊維ベル
ト補強層を併用したラジアルタイヤの改良に関するもの
である。

従来のラジアルタイヤ、特にスチールラジアルタイヤは
、第１図に示すように、そのトレツド部１にスチールベ
ルト補強層５が重合して配置され、タイヤの剛性を向上
すると共にトレツド部に生じたクラックや外傷が直接カ
ーガスに到達するのを防止する役割をなしている。

このスチールコードからなるスチールベルト補強層は、
ラジアルタイヤのトレツド部の補強材として優れてはい
るが、走行中にゴツゴツとして硬い乗心地を与えるとい
う難点のほかに、外傷を通してタイヤ内に侵入してくる
水分により発錆し、その補強効果を低減してしまうとい
う問題を有している。

そこで最近、補強層として従来のようにスチールベルト
補強層５を２枚を単に重合するのではなく、スチールベ
ルト補強層の上面すなわち路面側に、芳香族ポリアミド
繊維のように、熱収縮が実質上無視できる程度小さく、
かつ引張強度１０９／ｄ以上、弾性率ｌ５００に９／一
以上を有する非熱収縮性高弾性率有機合成繊維からなる
ベルト補強層を併用するようにすると、その大きな強力
のためにスチールベルト補強層の外傷に対する抵抗力が
一段と向上し、さらに外傷を通じて侵入する水分を防止
して発錆の低減に著しい効果を発揮することが知られて
いる。

しカルながら上述のように、スチールベルト補強層の路
面側に非熱収縮性高弾性率有機合成繊維ベルト補強層を
重合すると、この非熱収縮性高弾Ｊ性率有機合成繊維ベ
ルト補強層両端部、すなわち非熱収縮性高弾性率有機合
成繊維ベルトのコード切断端末が、路面中部と比較して
歪が大きい路面肩部に配置されることになり、走行中前
述のコード切断端末から剥離故障を起す欠点があつた。

そこで最近、非熱収縮性高弾性率有機合成繊維ベルト補
強層の両端部を折り曲げることによつて、歪の大きい路
面肩部には非熱収縮性高弾性率有機合成繊維ベルト補強
層のベルト切断端末を位置させない構造のラジアルタイ
ヤが提案され、可成りの剥離故障防止効果が得られてい
る。しかしながら、この効果もタイヤ内に適正空気圧を
充填した時得られる効果であつて、もしも適正空気圧以
下の空気圧で長時間走行すると非熱収縮性高弾性率有機
合成繊維ベルト補強層の折り曲げ端部でやはり剥離故障
が発生するため、かかる構造は、低内圧長時間走行の危
険が少ないレース又はラリー用のタイヤ以外通常の乗用
車用ラジアルタイヤとしてはいまだ実用化されるに至つ
ていない。

本発明の目的は上述のような問題点を解消し、スチール
ベルト補強層に非熱収縮性高弾性率有機合成繊維ベルト
補強層を併用する構造において、スチールベルト補強層
の発錆を抑制すると共に乗心地及び操縦安定性を良好に
するように改善し、しかも適正空気圧より低い空気圧で
長時間走行しても非熱収縮性高弾性率有機合成繊維ベル
ト補強層の両端部に発生する剥離故障を防止し良好な耐
久性を維持できる優れたラジアルタイヤを提供せんとす
ることにある。

上記目的を達成する本発明の乗用車用ラジアルタイヤは
、トレンド部のカーカス側に一層だけスチールベルト補
強層を、また該スチールベルト補強層の踏面側に１層た
けの非熱収縮性高弾性率有機合成繊維ベルト補強層を、
該各ベルト補強層の補強コードがタイヤ周方向に対して
１０補〜３０角度て相互に交差するように配置すると共
に、前記非熱収縮性高弾性率有機合成繊維ベルト補強層
一の両端部を、片側当り折り曲け後の全幅の２０％以上
の幅で内側に折り曲げ、さらに前記両ベルト補強層全体
の有する等価ヘルド周方向剛性を５０００ｋ９／ｍ以上
、等価タイヤベルト剛性比を０．００８〜０．０２１と
したことを特徴とするものである。

本発明において乗用車用ラジアルタイヤとは、カーカス
のコードのタイヤ周方向に対する角度が８５カ〜９０ー
である一般のもののみならず、７５８〜８５カの角度を
有する２層以上のカーカスからなる所謂セミラジアルタ
イヤも包含されるものとす−る。また、本発明において
用いる非熱収縮性高弾性率有機合成繊維とは、熱収縮が
実質上無視しうる程度に小さく、かつ引張強度１０ｆ／
ｄ以上、弾性率１５００ｋ９／ｉ以上のものをいう。

以下、図に示す本発明の実施例によつて詳細を説明する
。

第２図は本発明の実施例よりなる乗用車用ラジアルタイ
ヤの放射方向半断面図である。

また、第３図は本発明の実施例を示す断面斜視図である
。図において１はトレンド部であり、このトレンド部１
の両側にタイヤの半径方向へサイドウォール２が設けら
れる。左右のサイドウォール２の端ｊ部にはそれぞれビ
ードワイヤ３が埋設されており、このサイドウォール２
の一方から他方にかけてカーカス４がトレンド部１およ
びサイドウォール２の内壁側に沿つて埋設されている。
トレンド部１にはカーカス４側にスチールベルト補強層
５が一層だけ配設され、さらにその上側に非熱収縮性高
弾性率有機合成繊維ベルト補強層６か配置されている。

両補強層５，６（第４図参照）を構成する補強コード５
ｃ，６ｃは互いに交差する関係におかれ、それぞれタイ
ヤ周方向に対し１０関〜３００の角度をなしている。非
熱収縮性高弾性率有機合成繊維ベルト補強層６は、その
両端部が下側のスチールベルト補強層５の外端部５ａよ
り横方向へさらに延長した位置６ａにおいて踏面１ａ側
へ内側へ向つて折り曲げられている。非熱収縮性高弾性
率有機合成繊維補強層６の折り曲げられた内側端末６ｂ
は、トレンド部１の踏面１ａに設けられた溝７，７″の
ほぼ中間部に位置するように、しかも他の層を介在させ
ることなく折り返えされている。折り曲げられた端部の
片側当りの長さｌは、折り曲げ後の全幅Ｌの少なくとも
２０％以上はあるようにしてある。非熱収縮性高弾性率
有機合成繊維ベルト補強層６のコードゴムは２５％ヤン
グモジユラスが１０〜１２ｋ９／Ｃ７ｌｆのものが選ば
れる。以上のような構成のラジアルタイヤは、スチール
ベルト補強層５が一層だけと、非熱収縮性高弾性率有機
合成繊維ベルト補強層６が一層だけの計２層のみで補強
層を構成するので、従来のスチールベルト補強層からな
る場合に不可避であつたゴツゴツとした硬さが軽減され
、非常に良好な乗心地がもたらされることになる。

また、非熱収縮性高弾性率有機合成繊維ベルト補強層６
は踏面側においてスチールベルト補強層５を覆うので、
例えば、溝底等の比較的ゴムの動きが大きい部分に傷を
受けてもこの傷の成長を抑制できて、スチールベルト補
強層５への到達を防止できるのは勿論、踏面側の外傷を
通して侵入する水分は遮断され、スチールベルト補強層
５の発錆を抑制することになる。また、前記各ベルト補
強層５，６の補強コード５ｃ，６ｃがタイヤ周方向に対
して１００〜３０角度で相互に交差するように配置する
ことによつて、ベルト補強層が良好なタイヤ周方向の剛
性を附与することができ、タイヤの耐久性を向上するこ
とができる。

さらに前述した非熱収縮性高弾性率有機合成繊維ベルト
補強層６の両端部６ａを、折り曲げ後の全幅の２０％以
上の幅で内側に折り曲げられていることにより、非熱収
縮性高弾性率有機合成繊維ベルト補強層６の切断端末、
すなわち折り曲げ内側端末６ｂが踏面中央部に比較して
歪の大きい踏面肩部から離れた位置に配置され、コード
のバラケなどによる剥離故障を発生しにくくしている。

折り曲げ端末は上記実施例のように踏面側に折り曲げれ
ばタイヤ成型を容易にして好都合であるが、必要により
カーカス側に折り曲げることも差支えない。さらに前記
両ベルト補強層５，６全体の有する等価ベルト周方向剛
性を５０００ｋ９／Ｗ！！ｌ以上、等価タイヤベルト剛
性比を０．００８〜０．０２１としたから、以下に詳細
を説明するように、適正空気以下の空気圧で長時間走行
しても操縦安定性や乗り心地を著しく向上することがで
きる。本発明において用いられる等価タイヤベルト剛性
比ｍと等価ベルト周方向剛性Ｅθとは、次のよ〜うに計
算される。

ラジアルタイヤのベルト補強層構造を考えると、タイヤ
周方向とある角度をもつて配置された積層板から構成さ
れていると考えることができる。

この時この積層板の等価ベルト周方向剛性Ｅθと等価ベ
ルト径方向剛性Ｅφは、積層板理論により近似的に求め
ることができる。即ち、第６図に示したように１層のベ
ルト補強層を考え、補強コード方向の剛性をＥぃ垂直方
向をＥ，、さらに補強コードに角度αを持つて切り取つ
た別なベルト補強層を考え、同じくＥθθ，Ｅφφと定
め、Ｅθ θ＝Ｅτ＋ＥＬＣＯＳ４α Ｅφφ＝ＥＴ＋ＥＬｓｉｎ４α と近似すると、ベルト構造全体の剛性は各層の剛性を重
ね合わせて考え、又、Ｅ１？ＥしであるのでＥＴの項は
極めて小さくなり消去して考えると、非熱収縮性高弾性
率有機合成繊維ベルト補強層の剛性は、スチールベルト
補強層の剛性は、 したがつて、ベルト全体としての等価ベルト周方向剛性
Ｅθと等価ベルト径方向剛性Ｅφは、（１），（１Ｙお
よび（２），（２）″よりと近似される。

ここでＥＬＡとＥＬＳはＮＡを非熱収縮性高弾性率有機
合成繊維ベルト補強層のエンド数、Ｎｓをスチールベル
ト補強層のエンド数、（ＡＥｃ）Ａを非熱収縮性高弾性
率有機合成繊維コード１本当りの剛性、（ＡＥＯ）ｓを
スチールコード１本当りの剛性とすると、となる。

上記（４），（４Ｙを（３），（３Ｙに代人すると、と
なる。ここに於いて等価ベルト周方向剛性Ｅθと等価ベ
ルト径方向剛性Ｅφの比を等価タイヤベルト剛性比ｍと
定義する。即ちノである。

以上の考え方に立脚し、現在市販されているスチールベ
ルト補強層２枚のラジアルタイヤについて、等価ベルト
周方向剛性ＥＯと等価タイヤベルＴ！Ａ，ｍは０．００
５〜０．０ａ程度と極めて広い範囲になつている。

但し、スチールコードの蔀。は３８００〜４２５０ｋ９
のものを使用したものとする。ところが、従来のスチー
ルベルト補強層２枚のタイヤと異なり、踏面側に非熱収
縮性高弾性率有機合成繊維ベルト補強層１層、カーカス
側にスチールベルト補強層１層からなるベルト構造では
、前述したように等価ベルト周方向剛性Ｅθは５０００
ｋ９／ｍ以上なければ耐久性が悪いことを発見すると共
に、等価タイヤベルト剛性比ｍも０．００８〜０．０２
１というせまい範囲で始めて良好な乗り心地あるいは操
縦安定性が発揮されることをも発見したのである。下記
の表１は、スチールベルト補強層のコード角度αｓと非
熱収縮性高弾性率有機合成繊維ベルト補強層のコード角
度αぇを後述のようにそれぞれ変えたタイヤについて、
等価ベルト周方向剛性Ｅθの計算値、室内ドラム耐久試
験の測定値、等価タイヤベルト剛性比ｍの計算値、スリ
ップ角２０におけるコーナリングパワーの測定値を比で
表一わした値、及び室内ドラム試験機による突起乗り越
し時の前後方向衝撃力の平均測定値の逆数比の値をそれ
ぞれ示すものである。

前述のスチールベルト補強層のコードの角度α，は、１
３ー，１７ト，２１０，２５の、コードはエンドー数４
１（５０７ｍ当り４１本）で２＋７（０．２２）ＩＷの
ワイヤ（（ＡＥｃ），は５０００ｋ９）を使用し、また
非熱収縮性高弾性率有機合成繊維ベルト補強層のコード
の角度α＾は１３合，１７ベ，２１強，２５ー１コード
はエンド数６０（５ｈ当り６鉢）で１５０■／２の非；
熱収縮性高弾性率有機合成繊維コードを使用した４水準
４因子計１鉢のタイヤを試作し、別にコードの角度αＳ
２ｌ鉢、エンド数４１，１×５（０．２５）のワイヤを
使用したスチールベルト補強層２枚のみの比較タイヤ１
本が使用され、これらタイヤの！タイヤサイズはすべて
１８５１７０ＨＲ１４を使用した。

前述の室内ドラム耐久試験は、荷重８００ｋｇ、空気圧
１．２ｋ９／Ｃ！ｉ１速度８０−／Ｈｒｌリムは５−Ｊ
×１３で破壊まで走行させる。また前述のコーナリング
パワーは、荷重４５０ｚｋ９、空気圧１．９ｋ９／Ｃｌ
ｔ、速度８０ｋ１！ｔ／Ｈｒ、リムは５−Ｊ×１３でス
リップ角を２ｌ附与した際のコーナリングフォースを、
２で割つた値を取り、この値を操縦安定性の代用特性と
し、値は大きい方が良好であり、スチールベルト補強層
２枚の従来タイヤを１００とした比率で表わしてある。

さらに前述の室内ドラム試験機による突起乗り越し時の
前後方向の衝撃力は、荷重４５０ｋ９、空気圧１．９ｋ
９／ｄ１リムｊ×１３．速度４０ｋｍ／Ｈｒ、６０―／
Ｈｒ，８Ｏ−／Ｈｒの平均前後方向衝撃力の逆数を取り
、この数値を乗り心地の代用特性とし、この値が大きい
方が良好であり、スチールベルト補強層２枚の従来タイ
ヤを１００とした比率であられしてある。

（ｔ＋） α，・・・・スチルベルト補強層のコード角度、αぇ・
・・・・非熱収縮性高弾性率有機合成繊維ベルト 補
強層のコード角度、ＥＯ・・・・・・等価ベルト周方向
剛性、Ｓ・・・・・・室内ドラム耐久性試験結果（―）
、ｍ・・・・・・等価タイヤベルト剛性比、Ｔ・・・・
・・コーナリングパワー試験結果（２、比）、Ｙ・・・
・・・前後方向衝撃力試験結果（逆数比）、第５図は、
上記表１に基づいて操縦安定性の代用特性であるコーナ
リングパワー比の値と、乗り心地の代用特性である前後
方向衝撃力の逆数比の値とをそれぞれプロットした図で
あり、縦軸にはコーナリングパワーの比と前後方向衝撃
力の逆数比を取り、横軸には等価タイヤベルト剛性比ｍ
が取つてある。

図中●印はコーナリングパワー比の値を示し、×印は前
後方向衝撃力の逆数比を示し、値は大きい方が良く、１
００がスチールベルト補強層２枚の従来タイヤの各値で
ある。

表１及び第５図から明らかなように、前述した構造の両
ベルト補強層５，６全体の有する等価ベルト周方向剛性
を５０００ｋ９／Ｔ！ｒ！！Ｌ以上とし、等価タイヤベ
ルト剛性比を０．００８〜０．０２１とすると、スチー
ルベルト補強層２枚の従来タイヤと比較して適正空気圧
以下の空気圧でしかも高荷重状態での耐久性を向上でき
ると共に、操縦安定性及び乗り心地を著しく向上できる
。

また両ベルト補強層５，６全体の有する等価ベルト周方
向剛性Ｅθを５０００ｋ９／Ｔｌｎ以上にすると共に、
等価タイヤベルト剛性比ｍを０．０１３〜０．０１４に
設定すると操縦性を損なうことなく乗り心地を著しく改
善てきることがわかる。

これは等価ベルト周方向剛性を５０００ｋ９／Ｗ！Ｆｔ
以上にすると共に等価ベルト径方向剛性を限られた範囲
で低めに設定することを意味しており、タイヤ回転時の
接地領域に於けるベルト補強層の変形を容易にしタイヤ
全体のバネカを軽減する効果を発揮するからである。

さらに各ベルト補強層５，６全体の有する等価ベルト周
方向剛性Ｅθを５０００ｋ９／？以上にすると共に等価
タイヤベルト剛性比ｍを０．０１６〜０．０１７に設定
すると、乗り心地を損なうことなく、操縦安定性を著し
く向上することができることがわかる。

これは等価ベルト周方向剛性を５０００ｋ９／Ｔｆｒ！
！ｔ以上にすると共に、等価ベルト径方向剛性を限られ
た範囲で高めに設定することを意味しており、操舵時の
ベルト補強層の変形に対する抵抗力を向上させることに
なリタイア全体の微小舵角でのタイヤの安定性を向上す
る効果を発揮するからである。

上述したように、本発明の乗用車用ラジアルタイヤは、
トレンド部のカーカス側に一層だけのスチールベルト補
強層を、また該スチールベルト補強層の踏面側に１層だ
けの非熱収縮性高弾性率有機合成繊維ベルト補強層を、
該各ベルト補強層の補強コードがタイヤ周方向に対して
１０補〜３００の角度で相互に交差するよう配置すると
共に、前記非熱収縮性高弾性率有機合成繊維ベルト補強
層の両端部を、片側当り折曲げ後の全幅の２０％以上の
幅で内側に折曲げ、さらに前記両ベルト補強層全体の有
する等価ベルト周方向剛性を５０００ｋ９／ＷＲ以上、
等価タイヤベルト剛性比を０．００８〜０．０２１とし
たことにより、スチールベルト補強層の発錆を抑制する
と共に適正空気圧より低い空気圧で長時間走行しても非
熱収縮性高弾性率有機合成繊維ベルト補強層の両端部に
発生する剥離故障を可及的に防止して良好な耐久性を維
持でき、さらに乗り心地及び操縦安定性を著しく向上す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の乗用車用ラジアルタイヤの放射方向半断
面図、第２図〜第４図は本発明に係る乗用車用ラジアル
タイヤの実施例を示すもので、第２図は放射方向半断面
図、第３図は一部切欠した斜視図、第４図は各ベルト補
強層の一部切欠した平面図である。 第５図は操縦安定性と乗り心地の″試験結果を示す図、
第６図は等価ベルト周方向剛性と等価タイヤベルト剛性
比を説明するための説明図である。１・・・・・・トレ
ンド部、４・・・・・・カーカス、５・・・・・・スチ
ールベルト補強層、５ａ●●◆・●◆スチールベルト補
強層のコード、６・・・・・・非熱収縮性高弾性率有機
合成繊維ベルト補強層、６ａ・・・・・非熱収縮性高弾
性率有機合成繊維ベルト補強層のコード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ トレツド部のカーカス側に一層だけのスチールベル
   ト補強層を、また該スチールベルト補強層の路面側に１
   層だけの非熱収縮性高弾性率有機合成繊維ベルト補強層
   を、該各ベルト補強層の補強コードがタイヤ周方向に対
   して１０゜〜３０゜の角度で相互に交差するように配置
   すると共に、前記非熱収縮性高弾性率有機合成繊維ベル
   ト補強層の両端部を、片側当り折り曲げ後の全幅の２０
   ％以上の幅で内側に折り曲げ、さらに前記両ベルト補強
   層全体の有する等価ベルト周方向剛性を５０００ｋｇ／
   ｍｍ以上、等価タイヤベルト剛性比を０．００８〜０．
   ０２１としたことを特徴とする乗用車用ラジアルタイヤ
   。